宣钢4号高炉长期稳定生产实践

王聪渊

(河北钢铁集团宣钢公司,河北张家口 075100)

宣钢4号高炉长期稳定生产实践

王聪渊

(河北钢铁集团宣钢公司,河北张家口 075100)

对宣钢4号高炉长期稳定生产实践进行了总结。通过适当提高鼓风动能与理论燃烧温度,建立炉缸活跃指数管理机制;上部优化“平台+漏斗”料面结构,稳定煤气流分布;选择合理的热制度与造渣制度,保证良好的渣铁流动性等措施,实现了高炉长期稳定顺行及经济指标的改善。

高炉;炉缸;煤气流;稳定

1 引言

宣钢4号高炉(1800 m3)于2005年10月24日点火开炉,高炉采用了PW串罐无钟炉顶、双边矩形出铁场、全软水联合密闭循环、三段铜冷却壁(炉腹、炉腰、炉身下部)、法国技术国内制造的陶瓷杯、日本NDK碳砖、3座改进型高温内燃式热风炉等一系列先进设备。4号高炉经过大量的理论研究和生产实践,实现了炉况长周期稳定顺行,技术经济指标不断改善。

2 宣钢4号高炉稳定控制技术措施

2.1 建立炉缸活跃指数管理机制

炉缸工作是高炉冶炼的基础,炉缸工作的好坏直接影响到炉况的稳定。4号高炉引入炉缸活跃指数概念,建立了炉缸活跃指数管理机制:

式中:A1—炉缸活跃指数;

TD—炉缸中心温度(℃);

TC—炉缸侧壁温度(℃)。

结合长期的冶炼实践,最终得出4号高炉冶炼参数,炉缸活跃指数不宜低于1.9,设定预警值2.20,严重预警值2.00。4号高炉从以下两方面入手,保证炉缸活跃性。

2.1.1 提高鼓风动能,保证稳定而有力的中心气流

对于大型高炉而言,保持足够的鼓风动能可以确保合理长度的回旋区,高炉一次煤气流趋向中心,使径向分布趋于均匀,从而保证稳定的中心气流,使死料柱保持一定温度,维持一定透气性和透液性,以确保炉缸活跃。特别是没有中心焦的装料制度,必须要有足够的中心气流,才能保证炉缸活跃[1]。4号高炉原料品位低,渣量大,并且钛升高时烧结矿低温还原粉化率高,料柱的整体透气性差,压差升高,在冶炼过程中炉缸中心吹不透。

通过采取缩小风口面积、提高鼓风动能、控制死焦堆体积,保证炉缸透气性、透液性。休风过程中逐渐用ϕ115 mm风口替换ϕ120 mm风口,风口面积由0.290 4 m2稳定至0.277 4 m2,见表1。4号高炉实际风速由220～230 m/s提高到230～250 m/s,鼓风动能由100～110 kJ/s提高到110～120 kJ/s,回旋区向中心推移,实现了炉缸活跃及边缘气流的稳定。

表1 宣钢4号高炉风口调节统计表

2.1.2 适当提高理论燃烧温度

高炉风口区理论燃烧温度是判断高炉炉缸热状态的重要参数之一,其范围应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量,即保证液态渣铁充分加热,炉缸热交换和还原反应正常进行,喷吹燃料在回旋区迅速燃烧[2]。

适宜的理论燃烧温度随高炉冶炼条件变化而变化,针对4号高炉炉役后期炉内散热损失增加,通过适当提高高炉理论燃烧温度(2250±30)℃(原2200℃±30℃),保证了炉缸热状态的合理,为高炉长期稳定奠定了基础。

2.2 优化“平台+漏斗”料面结构,稳定煤气流分布

使用以形成布料平台为根本的装料制度,使平台的宽度和稳定性达到最佳状态,形成合理的两道气流,提高高炉的适应性和最佳的煤气利用率,保证炉温充沛稳定,渣铁流动性好,下料均匀稳定,炉体温度合适稳定。

针对高炉原燃料切换频繁,入炉品位降低,渣比升高的现状,装料调整上采用进一步抑制边缘气流,打开中心气流。布料矩阵由演变为高炉煤气利用率提高,抵抗原燃料变化的能力增强。形成了适合4号高炉炉型特征及原燃料条件的装料制度,后续操作中,根据炉况具体原燃料与煤气流变化,临时微调料制,保持基本料制不动,2016年高炉煤气利用率见图1所示。

图1 宣钢4号高炉煤气利用率变化趋势

2.3 以熔滴实验指导高炉配料结构,改善透气性

高炉内软熔带和滴落带的形成与变化对高炉操作顺行影响极大,熔滴试验可对矿种综合冶金性能进行检测,对于高炉含铁炉料冶金性能的把握具有重要的意义,国内各钢铁企业越来越关注炉料软熔滴落性能的研究。4号高炉利用不同配比PB矿炉料及熔滴性能实验结果(见表2、表3)指导优化入炉原料结构。

表2 炉料结构实验方案(%)

表3 熔滴试验结果(℃)

其不同高炉炉料结构软熔带的位置和软熔区间薄厚的变化见图2所示。

从图2可知,高炉炉料软熔带的位置随着PB矿配比的增加逐渐降低,软熔带的厚度(Δtds)随着PB矿配比的增加逐渐变窄,说明PB矿的加入有助于改善高炉料层的透气性。

通过综合分析熔滴试验结果,结合供料平衡,4号高炉炉料结构逐步演变为“烧结矿75%+球团矿15%+PB矿10%”,后续实践证明,高炉软熔带位置及厚度较为合适,高炉透气性较之前有所提高,为强化冶炼创造了条件。

图2 高炉炉料结构软熔带的位置和软熔区间薄厚的变化

2.4 合理的热制度与造渣制度控制

合理的热制度和造渣制度对炉况长期稳定顺行非常重要。4号高炉铁水温度控制在1490℃以上, [Si]控制在0.25%～0.40%,R2控制为1.18± 0.02,在实际操作中,却形成了控制下限炉温,用偏上限炉渣碱度去保铁温的模式。短时间内确实取得了较好的效果,但随着时间的推移,发现高炉抗波动能力差,指标提升空间窄。

后通过提高[Si]控制范围0.3%～0.45%,降低R2控制范围至1.16±0.02,统一三班工长操作,控制正常炉温水平,严格保证铁水物理温度1490℃以上,实践证明并未出现炉内压量关系紧张,下料减少及指标走差的现象,高炉稳定性反而增强,抗波动能力提高。高炉铁水[Si]及炉渣R2变化见图3。

2.5 摒弃“短、频、快”的出铁模式,延长出铁时间

由于入炉品位偏低,渣量大,生铁含钛偏高,导致宣钢高炉铁前憋风现象明显,为此,一直以来,宣钢高炉沿用“短、频、快”的出铁模式,不但炉前工作量大,耗材高,而且铁前憋风的现象并未得到实质性的改观。

4号高炉通过技术攻关,对出铁模式进行了优化,采用小钻头缩小铁口孔道,延长出铁时间,高炉日出铁次数由(15±1)次降低到(12±1)次,延长了出铁间隔时间,不仅改善了渣铁的渗透性,铁前憋风现象得到了很好的缓解,同时减少了铁水在炉缸内环流或紊流对炉缸侧壁的侵蚀,对炉况稳定起到了积极的效果,同时减轻了炉前的工作强度,降低了生产成本。

图3 宣钢4号高炉铁水[Si]及炉渣R2变化趋势

3 效果

通过采取以上技术措施,4号高炉实现了长期稳定顺行,炉型保持良好,技术经济指标不断优化,取得了良好的经济效益。主要技术经济指标见表4。

表4 宣钢4号高炉技术经济指标统计表

4 结语

研究4号高炉稳定控制技术基本规律,进一步优化和改进宣钢及其它钢厂大型高炉炉缸活跃性和煤气流控制技术,提升应对高炉原燃料劣化的操作技术,对推进大型高炉操作技术进步和长期稳定顺行具有重要指导意义。

[1] 董艳忠,卢健光,刘志朝.邯宝2号高炉低燃料比冶炼操作实践[J].炼铁,2011(4):19-22.

[2] 成兰伯.高炉炼铁工艺及计算[M].北京:冶金出版社, 1991:230-231.

Long-term Stable Production of Xuansteel’s No.4 BF

WANG Congyuan
(Xuansteel Ironworks,Hebei Steel Group,Zhangjiakou 075100,Hebei,China)

The paper summarizes the practice on long term stable production on Xuansteel’s No.4 BF.A series of effective technical measures were taken,such as building management mechanism about blast furnace hearth active degree by improving the blast kinetic energy and theoretical combustion temperature,optimizing upper“platform+ funnel”burden surface structure to stabilize gas flow distribution,choosing reasonable thermal system and slagmaking system to ensure fluidity of slag and iron,realized long-term smooth operation and improvement on economic indexes.

blast furnace,hearth,gas flow,stable

TF54

A

1001-5108(2017)03-0027-03

王聪渊,工程师,主要从事高炉炼铁生产及管理工作。